CN102628859B - 用于试验室内模拟土压力的加载框架 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种用于试验室内模拟土压力的加载框架，其包括加载梁、加强梁和垂直连接在加载梁和加强梁之间的多根加强柱，加载梁与加强梁之间具有一墙体，所述墙体上设有通孔，所述加强柱滑动穿设在所述通孔内，所述加强梁与加载作动器相连。本发明采用加载梁、加强梁和加强柱构成框架结构，来增强试验室内对土压力进行模拟加载时加载端的刚度，同时本发明中的加强梁和加载梁分别位于混凝土墙的两侧并通过加强柱相连，因此，加载梁自身的重力可以通过加强梁抵消，使对土压力的模拟加载更精确，同时提高了整个加载框架的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及试验室内对土压力分析模拟技术领域，特别涉及一种用于试验室内模拟土压力的加载框架。
背景技术
在土木工程建设的过程中，常常要对土介质中的压力分布进行研究，许多工程上需要解决的问题都与土层中的压力分布有关，例如边坡稳定问题、桩土间相互作用问题以及桩基承载力问题等。但是目前常见的研究手段为通过小比例模型试验来进行研究，但是当模拟的对象存在土介质时，重力成为一个比较难以模拟的物理量，而重力又是导致土体与结构受力变形和破坏的一个基本因素，其固结沉降、对结构的侧向土压力等都是直接由重力产生的。这在小比例的模型试验中很难模拟，这就需要大比例的土介质作为试验对象，并对大比例岩土层施加荷载进行土压力模拟。目前国内关于土压力加载常见的是小比例的模型试验加载土压力，尚未见到对大比例岩土介质进行土压力模拟加载。而在对大比例岩土介质进行土压力模拟加载试验中，加载架成为首要设计问题，既要考虑加载架自身的重力是否影响对土压力的模拟，又要考虑加载架在受土压力时是否自身变形而导致受力不平衡，因此，需要一种刚度强的加载框架。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种刚度强的用于试验室内模拟土压力的加载框架，该加载框架可以自身抵消加载端的重力，使对土压力的模拟更精确，克服现有技术中存在的上述问题。
本发明的一种用于试验室内模拟土压力的加载框架，其包括加载梁、加强梁和垂直连接在加载梁与加强梁之间的多根加强柱，所述加载梁和加强梁之间设有一墙体，所述墙体上设有通孔，所述加强柱可滑动地穿设在所述通孔内，所述加强梁与加载作动器相连。
本发明所述加强梁与多个所述加载作动器相连。
本发明所述混凝土墙上设有多个通孔，每个通孔内设有一根所述加强柱。
本发明所述加载框架有多层，各层加载框架上的加载梁上下叠合且可相对滑动。
本发明所述加强柱的长度大于所述墙体厚度与所述加载梁最大加载距离之和。
本发明所述墙体为混凝土墙。
本发明还包括一反力墙，所述加载作动器设置在反力墙与加强梁之间。
通过以上技术方案，本发明的用于试验室内模拟土压力的加载框架，具有两个优点：(一)将加载框架做成框架形式，与单独一根加载梁承受加载力相比，整体的刚度较大，受到加载力后的变形较小；(二)由于在加载梁受力运动的过程中，加载梁受到的摩擦力较大，而这种结构的加载框架，后方的加强梁能够将加载梁的一部分重力平衡，能够减小加载梁受到的摩擦力。这两个优点均能显著提高加载框架的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述加载框架的平面图。
图2为本发明多层加载框架的安装轴视图。
图3为本发明多层加载框架的安装侧视图。
图4为本发明所述混凝土墙的轴视图。
图中：1、加载梁；2、混凝土墙；3、加强梁；4、加强柱；
5、加载作动器；6、反力墙。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种用于试验室内模拟土压力的加载框架，其包括加载梁1、加强梁3和垂直连接在加载梁1与加强梁3之间的多根加强柱4，加载梁1与加强梁3间具有一墙体2，墙体2上设有通孔21(见图4)，加强柱4滑动穿设在该通孔21内，加强梁3与加载作动器5相连。本发明采用加载梁、加强梁和加强柱构成框架结构，来增强试验室内对土压力进行模拟加载时加载端的刚度，同时本发明中的加强梁和加载梁分别位于混凝土墙的两侧并通过加强柱相连，因此，加载梁自身的重力可以通过加强梁抵消，使对土压力的模拟加载更精确，同时提高了整个加载框架的使用寿命。
本发明还包括一反力墙6，在反力墙6与加强梁3间设有多个加载作动器5，上述加强梁3与多个加载作动器5相连，均匀受力，使对土压力的模拟加载更精确。如图4所示，上述墙体2上设有多个通孔21，每个通孔21内设有一根加强柱4，增强了整个加载框架的刚度，使加载梁平衡受力，减小其本身的变形，提高试验的精准度。
本发明加载框架用于试验室内对土压力模拟加载***中，该模拟加载***用来模拟现实中土介质中的压力分层分布情况，该模拟加载***安装在一个试验坑内，上述反力墙6即指试验坑墙壁，上述墙体2可为混凝土墙。如图2及图3所示，在该模拟加载***中上述加载框架有多层，各层加载框架上的加载梁1上下叠合且可相对滑动。每层加载框架在加载作动器5的驱动下可对试验坑内的土介质实时加载力，并所有加载梁1组成一个对土介质施加荷载的土压力加载面。
由于土层受到的压力若大于其破坏时的被动土压力，该土层就会产生破坏，因此试验室内模拟的土层的压力大小，不会超过其破坏时的被动土压力。因此加载作动器5的最大加载能力可根据每层土层破坏时的被动土压力计算。土层破坏时的被动土压力大小根据朗肯被动土压力公式计算(如下所示)。
郎肯被动土压力公式：
其中：Z为土层深度，γ为土重度，c为土的粘聚力，为土的内摩擦角。
根据以上公式推算出每层土层破坏时的被动土压力，以此设置每层加载作动器5的最大加载力，在试验中每层的加强梁3与加载作动器5相连，因此，加载作动器5直接作用在加强梁3上，加强梁3通过加强柱4把加载力传递给加载梁1，为满足试验，上述加强柱4的长度长度不应小于墙体厚度与加载梁最大加载距离之和，以便加载梁1更好地进入土介质对其实施加载模拟。
以上对本发明实施例所提供的一种用于试验室内模拟土压力的加载框架进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有所改变，因此本说明书内容仅用来于对本发明实施例进行说明，不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于试验室内模拟土压力的加载框架，其特征在于，所述加载框架包括加载梁(1)、加强梁(3)和垂直连接在加载梁(1)与加强梁(3)之间的多根加强柱(4)，所述加载梁和加强梁之间设有一墙体(2)，所述墙体(2)上设有通孔(21)，所述加强柱(4)可滑动地穿设在所述通孔内，所述加强梁(3)与加载作动器(5)相连，所述加载作动器(5)作用在加强梁(3)上，所述加强梁(3)通过加强柱(4)把加载力传递给加载梁(1)，所述加载梁作为对土介质施加荷载的土压力加载面。
2.根据权利要求1所述的加载框架，其特征在于，所述加强梁(3)与多个所述加载作动器(5)相连。
3.根据权利要求1所述的加载框架，其特征在于，所述墙体(2)上设有多个通孔(21)，每个通孔(21)内设有一根所述加强柱(4)。
4.根据权利要求1所述的加载框架，其特征在于，所述加载框架有多层，各层加载框架上的加载梁上下叠合且可相对滑动。
5.根据权利要求1所述的加载框架，其特征在于，所述加强柱(4)的长度大于所述墙体厚度与所述加载梁最大加载距离之和。
6.根据权利要求1所述的加载框架，其特征在于，所述墙体为混凝土墙。
7.根据权利要求1所述的加载框架，其特征在于，还包括一反力墙，所述加载作动器(5)设置在反力墙与加强梁(3)之间。
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